Fachhochschule Gelsenkirchen - Standort Recklinghausen- Industrielle Biotechnologie GRUPPENARBEIT Gruppe: 3: Aufreinigung / Downstream processing Fachhochschule Gelsenkirchen - Standort Recklinghausen- Wintersemester 2010/2011

Downstream processing: allgemein Aufarbeitungsschritte: Abtrennung der Mikroorganismen bei sezernierten Produkten ODER: Zellaufschluss bei intrazellulären Produkten Isolierung des Produkts aus der Brühe (Capturing) Anreicherung (Polishing) Formulierung (Bereitstellung in der gewünschten Form/Reinheit)

Downstream processing: ABE-Fermentation 1. Zentrifugation Entfernung der Mikroorganismen 2. Destillation Trennung der Fraktionen anhand der Siedepunkte 3. Kristallisation Trennung der Essigsäure & Butanol

Downstream processing: ABE-Fermentation Gasphase: Ableitung vom Reaktor Gemisch aus und Teilweise Rückführung als Schutzgas und zur Durchmischung Teilweise Ableitung in Umwelt

Downstream processing: ABE-Fermentation feste Phase: Abtrennung durch Zentrifugation Zurückführung eines Teils zur Verbesserung der Wachstumsbedingungen im Reaktionsgefäß

Downstream processing: ABE-Fermentation flüssige Phase: Überstand der Zentrifugation Destillation  Produkte / Schlempe (in Form einer Rektifikationskollone) Schlempe: Herstellung von Biogas (Methan)  Energie für den Prozess

Downstream processing: ABE-Fermentation Produkt Siedepunkt Schmelzpunkt Wasserstoff -252,87°C Stickstoff -195,79°C Kohlendioxoid -56,57°C Aceton 56.53°C Ethanol 78°C Essigsäure 118°C 17 °C Butanol −89°C Buttersäure 163 °C

Downstream processing: ABE-Fermentation Wärme-tauscher Atmosphäre Wasser (l) Ethanol (l) Kohlendioxid Wasserstoff Wasser (g) Aceton (l) Buttersäure (l) Butanol (l) & Essigsäure (l) Destillations- kolonne Kristallisation Ausgangs- substanzen Überstand Zentrifuge Butanol (l) Essigsäure (s) Fermenter Biomasse Biogas- herstellung Schlempe Abfall Methan Abfall Materialstrom Energiestrom

Downstream processing: Reinheit der Produkte Reinheiten: Aceton: 99% Essigsäure: 82% Buttersäure: 97% Butanol: 95% Ethanol: 96%

Downstream processing: Verwendung der Produkte Aceton Polymethylmethacrylat = Plexiglas / Acrylglas Lösungmittel Reinigung von Dentinflächen und Wurzelkanälen

Downstream processing: Verwendung der Produkte Ethanol Lösungsmittel Grundchemikalie in der Industrie Bioethanol (Kraftstoff) Trinkalkohol Desinfektionsmittel

Downstream processing: Verwendung der Produkte Buttersäure Zellulosebutyrat (witterungsbeständiger und schlagfester Kunststoff) Medikamente und Schädlingbekämpfung Buttersäureester  Aromastoffe / Duftstoffe (Mixbiere, Parfüm, Joghurt)

Downstream processing: Verwendung der Produkte Essigsäure Speiseessig Kalklöser Lebensmittelzusatzstoff zum Konservieren Zwischenprodukt zur Herstellung von Kunstfasern, Kunststoffen, Riechstoffen und Medikamenten

Downstream processing: Verwendung der Produkte Butanol Ausgangstoff für die Produktion von Synthesekautschuk Herstellung von Lacken Extraktionsmittel bei der Gewinnung von Arzneistoffen Flotationchemikale beim Papierrecycling Biokraftstoff der 3. Generation